دانلود پایان نامه شرح استفاده از بتن تغییر فرم داده شده

فصل 01

قضیه

1.1 پس زمینه

1.2 بازه زمانی

1.3 استعلام پایان نامه

1.4 تعریف قالب

1.5 رایج ترین قالب ها

فصل 02

تجزیه و تحلیل

2.1 تجزیه و تحلیل سابقه

فصل 03

فرآیند

3.1 فرآیند طراحی تیر

3.2 فرآیند طراحی ستون 

3.2 فرآیند طراحی دال 

فصل 04

ترکیب

4.1 قالب بندی تیر

4.2 ریخته گری تیر

4.3 آزمایش تیر

فصل 05

پاسخ

5.1 خلاصه

 چکیده پایان نامه

     این پایان نامه نگاهی دقیق تر به ساخت و ساز بتنی در منطقه مدرن و به طور خاص تر، استفاده از قالب برای شکل دادن به محیط ساخته شده دارد.

    قالب بتن صلب سنتی برای ساخت پذیری در حین پاسخگویی به نیازهای سازه ای بهینه شده است. این ذهنیت به معنای عناصر منشوری ساده است که به طور کامل برای کار بیش از حد ساخته شده اند، روی هم یا در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. این ایده که این عناصر اوج کارایی در تولید بتن هستند، تقریباً تمام ساخت و سازهای بتن مدرن را مورد توجه قرار داده است. هر شکلی که از حجم های منشوری ساده متفاوت باشد، برای ساخت چالش برانگیز و گران قیمت دیده می شود. در بیشتر موارد، اگر از روش‌های سنتی ساخت قالب برای ایجاد آن اشکال استفاده شود، این درست است، اما اگر اینطور نبود چه؟

    در طول 100 سال گذشته، چندین روش جایگزین برای قالب بندی ساختمان پیشنهاد شده است، اما تقریباً همه آنها تقریباً به طور کامل در قلمرو دانشگاهی باقی مانده اند. دسته بندی اصلی این فناوری ها شامل قالب های انعطاف پذیر مانند پارچه ها می باشد. قالب تاشو، با استفاده از موادی مانند فایبرگلاس؛ قالب پرینت سه بعدی با استفاده از پلاستیک؛ و حتی قالب بافتنی. چالش عمده ای که اکثر این فناوری ها با آن روبرو هستند این است که آنها فقط قالب بندی را برای جایگزینی عناصر انتخابی مورد نیاز برای ساخت یک ساختمان پیشنهاد می کنند و این منجر به ترکیب عجیبی از زبان های معماری می شود که مطلوب نیست. حتی اگر عناصر متعددی را شامل شوند، اغلب از سیستم‌ها و مواد بسیار متفاوتی برای ایجاد چارچوب استفاده می‌کنند که باعث می‌شود در مقیاس‌های ساختمانی بزرگ‌تر قابل دوام نباشند.

     این پایان نامه به استفاده از سیستم های قالب بندی بهینه سازه ای در ساختمان های معماری می پردازد. هدف این است که ریاضیات، علم مواد و طراحی معماری را در یک تلاش بین رشته ای برای بهتر کردن محیط ساخته شده ترکیب کنیم. بخشی از این پایان نامه با انگیزه آثار هنری مارک وست و با آگاهی از مفاهیم مهندسی سازه، این پایان نامه با هدف ارتقای درک اساسی سیستم های قالب بتنی در تلاش برای تلفیق فرم معماری و طراحی سازه با ایجاد یک زبان طراحی جدید برای ساخت و ساز بتنی است. این پایان نامه برگرفته از ملاحظات معماری، سازه ای و ساختمانی، به بررسی استفاده از سیستم های قالب بندی مختلف در سازه های بتنی برای دستیابی به موارد زیر می پردازد:

1. شیوه های ساخت و ساز اقتصادی تر و در عین حال بهبود پایداری و انعطاف پذیری سازه های بتنی.

2. فرم های معماری غیر سنتی و متغیر با استفاده از راه حل های طراحی پارامتریک.

3. اتخاذ کاربردهای جدید برای مواد بتن پیشرفته مانند کامپوزیت های سیمانی مهندسی شده.

     هدف، تعریف یک زبان معماری برای سازه های بتنی است که طرح جدیدی را برای سیستم های قالب معرفی می کند و همچنین راه حل هایی را برای به حداقل رساندن استفاده از آرماتور بدون به خطر انداختن یکپارچگی سازه بررسی می کند. هدف، ارزیابی استراتژی‌های طراحی جدید و ابزارهای محاسباتی است تا بتوانند فرم‌های معماری را با نیازهای سازه‌ای یکپارچه کنند. بر اساس تحقیقات قبلی، این رویکرد می تواند منجر به کاهش تقریباً 40٪ در استفاده از بتن شود که به طور چشمگیری بر پایداری چنین ساختمانی تأثیر می گذارد. به منظور دستیابی به این نتایج، عناصر ساختاری منفرد و سیستم‌های قالب‌بندی آن‌ها برای نقاط قوت و ضعف آن‌ها تجزیه و تحلیل و ارزیابی می‌شوند و به دنبال آن بررسی می‌شود که چگونه این سیستم‌های مختلف را می‌توان در یک زبان واحد با استفاده از یک نوع قالب ترکیب کرد.

     با این وجود، چرا هر یک از اینها برای آینده مرتبط است؟ خوب، با وجود ناکارآمدی های مربوط به قالب های سنتی، بتن همچنان یکی از پرمصرف ترین مواد تولیدی در سطح جهان است، با تولید جهانی سیمان به 4.1x10^9 تن در سال 2017. بر اساس داده ها، استفاده از بتن به حدی رایج شده است که اکنون پس از آب دومین کالای پرمصرف است. اگرچه بتن انرژی تجسم یافته نسبتاً کمی دارد، اما میزان تولید و استفاده از آن تقریباً 9٪ از کل انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را تشکیل می دهد.

    با توجه به هدف کاهش انتشار دی اکسید کربن، شناخت تأثیر قابل توجه ساخت و ساز بر محیط طبیعی و تمرکز فزاینده مشتری بر پایداری، فلسفه های طراحی حول نیاز به قرار دادن مواد در جایی که مورد نیاز است، به طور فزاینده ای مطلوب می شوند. بنابراین، ایجاد یک سیستم قالب‌بندی که در هزینه‌های قالب صرفه‌جویی می‌کند و مقدار بتن مورد نیاز را در کل کاهش می‌دهد، بسیار ارزشمند خواهد بود.

ABSTRACT OF DISSERTATION

    This thesis takes a closer look at concrete construction in the modern area and, more specifically, the use of formwork to shape the built environment.

     Traditional rigid concrete formwork has been optimized for buildability while serving structural needs. This mentality means simple prismatic elements that are entirely overbuilt for the task, stacked on top or next to one another. The idea that these elements are the peak of efficiency in concrete production has informed virtually all modern concrete construction. Any shapes that vary from the simple prismatic volumes are seen as challenging to build and expensive. For the most part, this is true if traditional methods of constructing formwork are used to create those shapes, but what if that did not have to be the case?

     Over the last 100 years, several alternative methods of building formwork have been suggested, but almost all of them have stayed almost entirely in the academic realm. The major categories of these technologies include flexible formwork, such as fabrics; Folding formwork, using materials such as fiberglass; 3D printing formwork, using plastics; and even Knitted formwork. The major challenge that most of these technologies face is that they only propose formwork to replace select elements needed to construct a building, and this leads to a strange mix of architectural languages that is not desirable. Even if they include multiple elements, they often use vastly different systems and materials to create the framework, making them not viable at larger building scales.

     This thesis looks at the use of structurally optimized formwork systems in architectural buildings. The aim is to combine math, material science, and architectural design in an interdisciplinary effort to better the built environment. In part motivated by the artwork of Mark West and informed by structural engineering concepts, this thesis aims to advance the fundamental understanding of concrete formwork systems in an effort to marry architectural form and structural design by creating a new design language for concrete construction. Stemming from the architectural, structural, and construction considerations, this thesis will investigate the use of different formwork systems in concrete structures to achieve:

1. More economical construction practices while improving sustainability and resilience of concrete structures.

2. Nontraditional and varying architectural forms using parametric design solutions.

3. The adoption of new applications for advanced concrete materials such as engineered cementitious composites.

     The objective is to define an architectural language for concrete structures that will introduce a new design for formwork systems as well as explore solutions to minimize the use of reinforcement without sacrificing structural integrity. The goals are to evaluate the new design strategies and computational tools so that they can seamlessly integrate architectural forms with structural needs. Based on previous research, this approach could lead to an approximately 40% reduction in concrete usage, dramatically affecting the sustainability of such a building. In order to achieve these results, individual structural elements and their formwork systems will be analyzed and evaluated for their strengths and weaknesses, followed by an investigation of how these different systems can be combined into one unified language using one type of formwork.

     Nevertheless, why is any of this relevant for the future? Well, despite the inefficiencies associated to traditional formwork, concrete remains one of the most widely used manufactured materials globally, with the global production of cement reaching 4.1x10^9 t in 2017. According to data, concrete use has become so prevalent that it is now the second most consumed commodity after water. Although concrete has a relatively low embodied energy, its rate of production and uses account for almost 9% of total global anthropogenic greenhouse gas emissions.

     Against a backdrop of the carbon dioxide emissions reduction targets a recognition of the significant impact construction has on the natural environment, and an increasing client focus on sustainability, design philosophies centered around the need to put material where it is required are becoming increasingly desirable. Therefore, creating a formwork system that saves on formwork costs and reduces the amount of concrete needed in total would be extremely valuable.

CHAPTER 01

THEOREM

1.1 Background

1.2 Timeline

1.3 Thesis Inquiry

1.4 Defining Formwork

1.5 Most Common Formworks

CHAPTER 02

ANALYSIS

2.1 Precedent Analysis

CHAPTER 03

PROCESS

3.1 Design Process Beam

3.2 Design Process Column

3.2 Design Process Slab

CHAPTER 04

SYNTHESIS

4.1 Beam Formwork

4.2 Beam Casting

4.3 Beam Testing

CHAPTER 05

RESPONSE

5.1 Summary